EP3284558A1 - Verfahren zur bearbeitung eines kolbens - Google Patents

Verfahren zur bearbeitung eines kolbens Download PDF

Info

Publication number
EP3284558A1
EP3284558A1 EP17181706.7A EP17181706A EP3284558A1 EP 3284558 A1 EP3284558 A1 EP 3284558A1 EP 17181706 A EP17181706 A EP 17181706A EP 3284558 A1 EP3284558 A1 EP 3284558A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grinding
groove
piston
annular groove
annular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17181706.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reiner Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of EP3284558A1 publication Critical patent/EP3284558A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B9/00—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/009—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding profiled workpieces using a profiled grinding tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/02—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/0076—Other grinding machines or devices grinding machines comprising two or more grinding tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/06—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor with inserted abrasive blocks, e.g. segmental
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/10—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass pistons

Definitions

  • the present invention relates to a method for machining a piston of an internal combustion engine, in which at least one annular groove is introduced, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a piston machined by this method.
  • piston ring grooves are so far produced mechanically by machining.
  • the grooves are preshaped and then turned on the groove walls, that is on the upper and lower edges, in order to meet required tolerances can. Due to steadily narrowing grooves, it is necessary to make even the cutting tools used for this filigree, which in particular has a negative effect on the cycle time, the durability of the tool and the quality requirements.
  • the present invention therefore deals with the problem of an improved or at least one for a method of the generic type specify alternative embodiment, which in particular overcomes the disadvantages known from the prior art.
  • the present invention is based on the general idea, not for the first time to produce annular grooves in pistons of an internal combustion engine by machining, but exclusively by grinding.
  • the grinding not only allows significantly lower groove widths, but also a significantly increased quality with regard to a surface finish.
  • both the surface quality increases, which has positive effects on the functionality of the piston rings, as well as the quality in terms of short or long waviness.
  • the terms short waviness or long waviness mean deviations from a defined flatness. Short waviness results from a "trembling" of the rotating, cutting tool or workpiece, while long waviness is caused by a non-circular bearing of the rotating cutting tool or the workpiece.
  • the at least one annular groove is introduced by a rotating grinding tool with a grinding wheel.
  • the piston can be fixed during the grinding or alternatively rotated about its piston axis.
  • a simultaneous and co-rotating of the piston with respect to the grinding wheel allows a comparatively fast grinding of the at least one annular groove.
  • either the grinding wheel or the piston is firmly clamped and only the opposite part, that is, the piston or the grinding wheel is rotated. In this way, a particularly high quality in terms of roundness and flatness is possible.
  • both components (piston and grinding tool) rotate in the opposite direction, but then with different rotational speed, to get even a grinding effect.
  • a grinding tool is used with at least two parallel grinding wheels, with which at least two parallel annular grooves are ground simultaneously.
  • a grinding tool with at least two, preferably three or four parallel grinding wheels, all necessary annular grooves in the piston can be ground at the same time in the best case, whereby a significant reduction in cycle time and thus a significant reduction in manufacturing costs is possible.
  • the at least two grinding wheels expediently have an identical or a different cross section, so that identical annular grooves or annular grooves with different groove geometries can be ground in at the same time.
  • a ring section can thus preferably be produced in a single grinding operation, specifically as desired with different or identical groove geometries.
  • the at least two grinding wheels have an identical or a different diameter, whereby identical annular grooves or annular grooves with different groove depth can be ground simultaneously.
  • an axis of rotation of the grinding wheel and a piston axis during grinding of the at least one annular groove extend parallel or obliquely to one another.
  • a corresponding groove geometry can also be produced by a corresponding inclination of the axis of rotation of the grinding wheel or grinding wheels.
  • annular groove 2 is introduced exclusively by grinding.
  • the annular groove 2 serves during operation of the piston 1 for supporting a piston ring, not shown, which is received in the annular groove 2.
  • the inventive introduction of the at least one annular groove 2 exclusively by grinding all the disadvantages previously encountered in a machining process can be overcome.
  • the annular grooves 2 in the full material of the piston 1 in particular also small groove widths, for example. In the range of 1.5mm or less with the same high quality produce that were not produced in these small dimensions with previous cutting tools.
  • the at least one annular groove 2 is introduced, for example, by a rotating grinding tool 3 with at least one grinding wheel 4 with a corresponding grinding ring 8.
  • the piston 1 can be fixed during the grinding or rotated about its piston axis 5.
  • the grinding tool 3 is rotated with its grinding wheel 4 during the process about its axis of rotation 6 or fixed.
  • At least one of the two grinding partners, that is However, grinding tool 3 or the piston 1 must rotate to grind the at least one annular groove 2.
  • the piston 1 is rotated in one direction and at the same time the grinding tool 2 in the same direction, which can significantly reduce the processing time and thus the manufacturing cost.
  • the grinding tool 3 and the piston 1 are clamped firmly and the other part, that is, the piston 1 or the grinding tool 3 is rotated, resulting in a particularly high quality in terms of roundness and planeness.
  • the piston 1 and the grinding tool 3 can move in both (rotational) directions.
  • the grinding tool 3 each has three grinding wheels 4, which also have a different cross-sectional shape, so that with such a grinding tool 3 all introduced into the piston 1 annular grooves 2 can be ground simultaneously, what the cycle time and thus the Reduced manufacturing costs.
  • a major advantage of the method according to the invention is that no burrs occur during grinding, which, however, result during machining and have negative effects on component cleanliness.
  • a piston 1 with annular grooves 2 with different groove depth t 1 , t 2 , and different groove width b 1 , b 2 , b 3 is for example in the sectional view in Fig. 4 and shown in the detailed representation A shown there.
  • the uppermost annular groove 2 in the detailed representation A can be ground with an inclined grinding wheel 4 or with a grinding wheel 4 whose grinding ring 8 has a conical shape.
  • the individual annular grooves 2 although they have a different cross-sectional shape, a different groove width b and a different groove depth t, could be ground simultaneously with a grinding tool 3 with respect to their shape, their width and their diameter grinding wheels 4.
  • the axis of rotation 6 of the grinding wheel 4 or of the grinding tool 3 and the piston axis 5 preferably run parallel to one another (cf. Fig. 1 to 3 ), but can also run obliquely to each other, as this, for example, according to the Fig. 4 is shown.
  • a corresponding inclination of the rotation axis 6 different groove geometries can be introduced into the piston 1 with one and the same grinding wheel 4.
  • the at least one annular groove 2 may also be an oil drainage hole 7 (see. Fig. 1 ) are introduced, wherein in the later grinding of the oil drainage hole 7 passing over the annular groove 2 no burrs in the area of the oil drainage hole 7 arise, which would not be possible with a machining manufacture of the annular groove 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens (1) einer Brennkraftmaschine, bei dem zumindest eine Ringnut (2) eingebracht wird. Erfindungswesentlich ist hierbei, dass die zumindest eine Ringnut (2) ausschließlich durch Schleifen eingebracht wird. Hierdurch lassen sich qualitativ hochwertige und äußerst schmale Ringnuten (2) kostengünstig herstellen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, bei dem zumindest eine Ringnut eingebracht wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach diesem Verfahren bearbeiteten Kolben.
  • Aus der DE 10 2009 027 647 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem zumindest eine Ringnut eingebracht wird. Um die Ringnut dabei möglichst verschleißbeständig machen zu können, wird in dieser eine Hartanodisierschicht aufgebracht und diese nachfolgend zumindest teilweise durch ein in die Nut eingeführtes, rotierendes Schleifwerkzeug geglättet. Hierdurch kann eine besonders glatte Nutoberfläche erzielt werden. Die eigentliche Nut in das Kolbenmaterial wird dabei üblicherweise zuvor mittels eines spanenden Verfahrens eingebracht.
  • Generell werden so genannte Kolbenringnuten bisher mechanisch durch Zerspanen hergestellt. Die Nuten werden dabei vorgestochen und anschließend an den Nutwänden, das heißt an den Ober- und Unterflanken, gedreht, um geforderte Toleranzen erfüllen zu können. Aufgrund von stetig schmaler werdenden Nuten, ist es erforderlich, auch die hierfür eingesetzten Zerspanwerkzeuge immer filigraner auszubilden, was sich insbesondere negativ auf die Taktzeit, die Haltbarkeit des Werkzeugs sowie die Qualitätsanforderungen auswirkt.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich deshalb mit dem Problem, für ein Verfahren der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, erstmals Ringnuten in Kolben einer Brennkraftmaschine nicht mehr durch Zerspanen herzustellen, sondern ausschließlich durch Schleifen. Das Schleifen ermöglicht dabei nicht nur deutlich geringere Nutbreiten, sondern auch eine deutlich gesteigerte Qualität hinsichtlich einer Oberflächenbeschaffenheit. Somit steigt sowohl die Oberflächengüte, was positive Auswirkungen auf die Funktionalität der Kolbenringe hat, als auch die Qualität hinsichtlich der Kurz- bzw. Langwelligkeit. Unter den Begriffen Kurzwelligkeit bzw. Langwelligkeit werden Abweichungen von einer definierten Planheit verstanden. Kurzwelligkeit entsteht dabei durch ein "Zittern" des sich drehenden, spanenden Werkzeugs bzw. Werkstücks, während Langwelligkeit eher durch eine unrunde Lagerung des sich drehenden Zerspanungswerkzeugs bzw. des Werkstücks entsteht. Von besonderem Vorteil bei einem Schleifen der Ringnuten ins Volle, das heißt in ein massives Material, ist dabei darüber hinaus, dass auch unterbrochene Schnitte, die bspw. durch ein Einbringen von Öldrainagebohrungen entstehen, nicht mehr wie bisher negativen Einfluss auf die Qualität haben. Derartige Öldrainagebohrungen, welche im Bereich der späteren Ringnut angeordnet sind, können bei einer Herstellung der Ringnut mittels Zerspanen die Welligkeit negativ beeinflussen. Bei dem erfindungsgemäßen Schleifen der zumindest einen Ringnut ins Volle hingegen, werden derartige Öldrainagebohrungen einfach überschliffen, ohne dass dabei Grate entstehen können. Besonders in Bezug auf Grate bietet das erfindungsgemäße Schleifen der Ringnut erhebliche Vorteile im Hinblick auf eine Bauteilsauberkeit. Bei dem erfindungsgemäßen Einschleifen der Ringnuten ist es zudem unerheblich, wie hart das Material des Kolbens ist und ob unter Umständen unterschiedlich hartes Gefüge im Bereich der herzustellenden Ringnut vorliegt, bspw. im Bereich von Schweißzonen, was ebenfalls einen großen Vorteil bezüglich der Qualität der herzustellenden Ringnut bietet. Rein theoretisch könnte natürlich auch ein zumindest geringfügiges Vorstechen der Nuten mit anschließendem Schleifen vorgesehen werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, wird die zumindest eine Ringnut durch ein rotierendes Schleifwerkzeug mit einer Schleifscheibe eingebracht. Der Kolben kann dabei während des Schleifens fixiert sein oder alternativ um seine Kolbenachse gedreht werden. Besonders ein gleichzeitiges und gleichsinniges Drehen des Kolbens in Bezug auf die Schleifscheibe (beide im Uhrzeigersinn oder entgegen) ermöglicht ein vergleichsweise schnelles Einschleifen der zumindest einen Ringnut. Selbstverständlich ist dabei auch denkbar, dass entweder die Schleifscheibe oder der Kolben fest eingespannt wird und lediglich der gegenüberliegende Part, das heißt der Kolben oder die Schleifscheibe gedreht wird. Auf diese Weise ist eine besonders hohe Qualität in Bezug auf Rundheit und Planheit möglich. Es ist dabei selbstverständlich auch denkbar, dass beide Komponenten (Kolben und Schleifwerkzeug) in gegenläufige Richtung drehen, dann aber mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit, um noch einen Schleifeffekt zu erhalten.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung werden unterschiedliche Schleifscheiben mit unterschiedlichen Querschnitten verwendet, so dass die eingeschliffenen Ringnuten unterschiedliche Nutgeometrien aufweisen. Mit dem erfindungsgemäßen ausschließlichen Einschleifen der Ringnuten ist es erstmals möglich auch sehr schmale und tiefe Ringnuten herzustellen bzw. durch eine entsprechende Querschnittsform der verwendeten Schleifscheibe auch eine Ringnut mit schräg zueinander verlaufenden Nutwänden herzustellen. Prinzipiell sind dabei der mittels der Schleifscheibe herzustellenden Nutgeometrie nahezu keine Grenzen gesetzt.
  • Zweckmäßig wird ein Schleifwerkzeug mit zumindest zwei parallelen Schleifscheiben verwendet, mit denen mindestens zwei parallele Ringnuten gleichzeitig eingeschliffen werden. Durch das Verwenden eines derartigen Schleifwerkzeugs mit zumindest zwei, vorzugsweise drei oder vier parallelen Schleifscheiben, können im günstigsten Falle sämtliche erforderliche Ringnuten im Kolben gleichzeitig eingeschliffen werden, wodurch eine erhebliche Reduzierung der Taktzeit und damit auch eine erhebliche Reduzierung der Herstellungskosten möglich ist.
  • Zweckmäßig weisen die zumindest zwei Schleifscheiben einen identischen oder einen unterschiedlichen Querschnitt auf, so dass hiermit identische Ringnuten oder Ringnuten mit unterschiedlichen Nutgeometrien gleichzeitig eingeschliffen werden können. Durch eine entsprechende Anordnung und Auswahl der Schleifscheiben des Schleifwerkzeugs, lässt sich somit eine Ringpartie vorzugsweise in einem einzigen Schleifarbeitsgang herstellen und zwar je nach Wunsch mit unterschiedlichen oder identischen Nutgeometrien.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weisen die zumindest zwei Schleifscheiben einen identischen oder einen unterschiedlichen Durchmesser auf, wodurch identische Ringnuten oder Ringnuten mit unterschiedlicher Nuttiefe gleichzeitig eingeschliffen werden können. Durch eine entsprechende Ausbildung der einzelnen Schleifscheiben ist es somit möglich, mehrere Nuten mit unterschiedlicher oder gleicher Nuttiefe gleichzeitig herzustellen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung verlaufen eine Rotationsachse der Schleifscheibe und eine Kolbenachse während des Schleifens der zumindest einen Ringnut parallel oder schräg zueinander. Zusätzlich zu der gewählten Querschnittsform der einzelnen Schleifscheiben in ihrem außenliegenden Schleifkranz, kann eine entsprechende Nutgeometrie auch durch eine entsprechende Neigung der Rotationsachse der Schleifscheibe bzw. der Schleifscheiben hergestellt werden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Dabei zeigen, jeweils schematisch,
    • Fig. 1
    einen erfindungsgemäßen Kolben in einer Seitenansicht bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem zumindest eine Ringnut durch Schleifen eingebracht wird,
    Fig. 2
    eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch bei einer Schrägansicht,
    Fig. 3
    eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch bei einer Draufsicht,
    Fig. 4
    eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch bei einer Schnittansicht,
    Fig. 5
    eine Detaildarstellung aus Fig.1.
  • Entsprechend den Fig. 1 bis 5, wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens 1 einer im Übrigen nicht gezeigten Brennkraftmaschine, zumindest eine Ringnut 2 ausschließlich durch Schleifen eingebracht. Die Ringnut 2 dient dabei im Betrieb des Kolbens 1 zur Lagerung eines nicht gezeigten Kolbenrings, der in der Ringnut 2 aufgenommen ist. Durch das erfindungsgemäße Einbringen der zumindest einen Ringnut 2 ausschließlich durch Schleifen, lassen sich sämtliche bislang bei einem zerspanenden Verfahren auftretenden Nachteile überwinden. Beim Einschleifen der Ringnuten 2 in das volle Material des Kolbens 1 lassen sich insbesondere auch geringe Nutbreiten, bspw. im Bereich von 1,5mm oder weniger mit gleichzeitig höchster Qualität herstellen, die in diesen geringen Dimensionen mit bisherigen Zerspanungswerkzeugen nicht herstellbar waren. Gerade der zunehmende Trend hin zu immer schmaleren Ringnuten 2 von 1,5mm und kleiner, begünstigt den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zumindest eine Ringnut 2 bspw. durch ein rotierendes Schleifwerkzeug 3 mit zumindest einer Schleifscheibe 4 mit entsprechendem Schleifkranz 8 eingebracht. Der Kolben 1 kann dabei während des Schleifens fixiert sein oder aber um seine Kolbenachse 5 gedreht werden. In gleicher Weise ist es auch denkbar, dass das Schleifwerkzeug 3 mit seiner Schleifscheibe 4 während des Verfahrens um seine Rotationsachse 6 gedreht wird oder aber feststeht. Zumindest einer der beiden Schleifpartner, das heißt das Schleifwerkzeug 3 oder der Kolben 1 müssen sich jedoch zum Einschleifen der zumindest einen Ringnut 2 drehen. In bevorzugter Weise wird dabei der Kolben 1 in die eine Richtung gedreht und gleichzeitig das Schleifwerkzeug 2 in die dieselbe Richtung, wodurch sich die Bearbeitungszeit und damit auch die Herstellungskosten deutlich reduzieren lassen. Es ist selbstverständlich auch denkbar, dass das Schleifwerkzeug 3 bzw. der Kolben 1 fest eingespannt sind und der andere Teil, das heißt der Kolben 1 oder das Schleifwerkzeug 3 gedreht wird, wodurch sich eine besonders hohe Qualität in Bezug auf Rundheit und Planheit ergibt. In den Figuren ist ersichtlich, dass sich der Kolben 1 und das Schleifwerkzeug 3 in beide (Dreh-)Richtungen bewegen können. Somit ist es zu den beschriebenen Möglichkeiten auch möglich, im Gleichlauf (beide Achsen rotieren in dieselbe Richtung) oder im Gegenlauf (die Achsen rotieren in unterschiedliche Richtungen) zu schleifen.
  • Durch das erfindungsgemäße ausschließliche Einbringen der zumindest einen Ringnut 2 durch Schleifen ist es auch unerheblich, wie hart das Material des Kolbens 1 ist und ob es innerhalb des Kolbens 1, z. Bsp. im Bereich von Schweißzonen, unterschiedlich harte Gefüge gibt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dabei ins Volle geschliffen, das heißt die herzustellende Ringnut 2 wird also in keiner Weise vorgestochen oder vorgefertigt.
  • Betrachtet man die Fig. 1 bis 3, so kann man erkennen, dass das Schleifwerkzeug 3 jeweils drei Schleifscheiben 4 aufweist, die zudem eine unterschiedliche Querschnittsform aufweisen, so dass mit einem derartigen Schleifwerkzeug 3 sämtliche in den Kolben 1 einzubringende Ringnuten 2 gleichzeitig eingeschliffen werden können, was die Taktzeit und damit auch die Herstellungskosten reduziert. Ein großer Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass beim Schleifen keinerlei Grate entstehen, welche sich hingegen beim Zerspanen ergeben und negative Auswirkungen auf die Bauteilsauberkeit haben.
  • Durch eine unterschiedliche Ausführungsform der einzelnen im Schleifwerkzeug 3 kombinierten Schleifscheiben 4 lassen sich auch Ringnuten 2 mit unterschiedlichen Nutgeometrien gleichzeitig herstellen. Durch die Verwendung von identischen Schleifscheiben 4 können identische Ringnuten 2 gleichzeitig hergestellt werden.
  • Verwendet man bspw. Schleifscheiben 4 mit identischen oder unterschiedlichen Durchmessern, so ist auch das Herstellen von identischen Ringnuten 2 oder Ringnuten 2 mit unterschiedlichen Nuttiefen t gleichzeitig möglich.
  • Ein Kolben 1 mit Ringnuten 2 mit unterschiedlicher Nuttiefe t1, t2, und unterschiedlicher Nutbreite b1, b2, b3 ist beispielsweise in der Schnittdarstellung in Fig. 4 und in der dort gezeigten Detaildarstellung A gezeigt. Die in der Detaildarstellung A oberste Ringnut 2 kann dabei mit schräg gestellter Schleifscheibe 4 geschliffen werden oder aber mit einer Schleifscheibe 4, deren Schleifkranz 8 eine konische Form hat. Im letzten Fall könnten die einzelnen Ringnuten 2, obwohl sie eine unterschiedliche Querschnittsform, eine unterschiedliche Nutbreite b und eine unterschiedliche Nuttiefe t aufweisen, mit einem Schleifwerkzeug 3 mit hinsichtlich ihrer Form, ihrer Breite und ihres Durchmessers unterschiedlichen Schleifscheiben 4 gleichzeitig geschliffen werden.
  • Die Rotationsachse 6 der Schleifscheibe 4 bzw. des Schleifwerkzeugs 3 und die Kolbenachse 5 verlaufen dabei vorzugsweise parallel zueinander (vgl. die Fig. 1 bis 3), können aber auch schräg zueinander verlaufen, wie dies bspw. gemäß der Fig. 4 dargestellt ist. Durch eine entsprechende Neigung der Rotationsachse 6 lassen sich mit ein und derselben Schleifscheibe 4 unterschiedliche Nutgeometrien in den Kolben 1 einbringen.
  • Vor dem Einschleifen der zumindest einen Ringnut 2 kann auch noch eine Öldrainagebohrung 7 (vgl. Fig. 1) eingebracht werden, wobei beim späteren Einschleifen der die Öldrainagebohrung 7 überfahrenden Ringnut 2 keinerlei Grate im Bereich der Öldrainagebohrung 7 entstehen, was bei einem spanenden Herstellen der Ringnut 2 nicht möglich wäre.
  • Mit dem erfindungsgemäßen ausschließlichen Schleifen der Ringnuten 2 mittels eines entsprechenden Schleifwerkzeugs 3 lassen sich nicht nur Nuten 2 mit deutlich geringerer Nutbreite b herstellen, sondern gleichzeitig wird auch die Qualität der hergestellten Ringnuten 2 deutlich erhöht. So steigt bspw. sowohl die Oberflächengüte, was positive Auswirkungen auf die Funktionalität der Kolbenringe hat, als auch die Qualität hinsichtlich der Kurz- bzw. Langwelligkeit. Auch unrunde Schnitte, wie bspw. durch Öldrainagebohrungen 7 haben beim erfindungsgemäßen Einschleifen der Ringnuten 2 nicht mehr den Einfluss auf die Qualität wie bislang. Zudem ergeben sich auch keine Nachteile hinsichtlich der Bearbeitbarkeit von schrägen Ringnuten 2 (Tellernuten), wie bspw. in Fig. 4 und 5 dargestellt, wobei aufgrund des praktisch frei wählbaren Werkzeugdesigns der Schleifscheiben 4 eine Nutgeometrie extrem variabel ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Einschleifen der Ringnuten 2 in das volle Material des Kolbens 1, lassen sich somit qualitativ höchstwertige Ringnuten 2 kostengünstig und schnell herstellen, wobei zugleich deutlich geringere Nutbreiten bmöglich sind.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens (1) einer Brennkraftmaschine, bei dem zumindest eine Ringnut (2) eingebracht wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zumindest eine Ringnut (2) ausschließlich durch Schleifen eingebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zumindest eine Ringnut (2) durch ein rotierendes Schleifwerkzeug (3) mit zumindest einer Schleifscheibe (4) eingebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kolben (1) während des Schleifens fixiert oder um seine Kolbenachse (5) gedreht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass unterschiedliche Schleifscheiben (4) mit unterschiedlichen Querschnitten verwendet werden, so dass die damit eingeschliffenen Ringnuten (2) unterschiedliche Nutgeometrien aufweisen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Schleifwerkzeug (3) mit zumindest zwei parallelen Schleifscheiben (4) verwendet wird, mittels denen zumindest zwei parallele Ringnuten (2) gleichzeitig eingeschliffen werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Schleifwerkzeug (3) mit zumindest zwei Schleifscheiben (4) mit identischen oder unterschiedlichen Querschnitten verwendet wird und so identische Ringnuten (2) oder Ringnuten (2) mit unterschiedlichen Nutgeometrien gleichzeitig eingeschliffen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Schleifwerkzeug (3) mit zumindest zwei Schleifscheiben (4) mit identischen oder unterschiedlichen Durchmessern verwendet wird und so identische Ringnuten (2) oder Ringnuten (2) mit unterschiedlichen Nuttiefen gleichzeitig eingeschliffen werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Rotationsachse (6) der Schleifscheibe (4) und eine Kolbenachse (5) während des Schleifens der zumindest einen Ringnut (2) parallel oder schräg zueinander verlaufen.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest eine Schleifscheibe (4) einen sich nach außen verjüngenden Rand aufweist, mit dem eine Ringnut (2) mit schräg zueinander verlaufenden Nutwänden eingeschliffen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass vor dem Einschleifen der zumindest einen Ringnut (2) zumindest eine Öldrainagebohrung (7) im Bereich der späteren Ringnut (2) eingebacht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest zwei Öldrainagebohrungen (7) im Bereich der späteren Ringnut (2) eingebracht werden.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zumindest eine Ringnut (2) mit einer maximalen Nutbreite (b) von 1,5 mm ausschließlich durch Schleifen eingebracht wird.
  13. Kolben (1), bearbeitet nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
EP17181706.7A 2016-08-16 2017-07-17 Verfahren zur bearbeitung eines kolbens Withdrawn EP3284558A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016215278.5A DE102016215278A1 (de) 2016-08-16 2016-08-16 Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3284558A1 true EP3284558A1 (de) 2018-02-21

Family

ID=59363035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17181706.7A Withdrawn EP3284558A1 (de) 2016-08-16 2017-07-17 Verfahren zur bearbeitung eines kolbens

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3284558A1 (de)
JP (1) JP2018028317A (de)
KR (1) KR20180019485A (de)
CN (1) CN107756166A (de)
DE (1) DE102016215278A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3988778A1 (de) * 2020-10-20 2022-04-27 MAHLE International GmbH Kolben für eine brennkraftmaschine und herstellungsverfahren

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019211081A1 (de) 2019-07-25 2021-01-28 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE363777C (de) * 1922-11-13 Hellmuth Hirth Verfahren zur Herstellung von Kolbenringnuten, insbesondere in Aluminiumkolben
US1555853A (en) * 1921-03-25 1925-10-06 Burd High Compression Ring Com Method of grooving piston rings and the like
DE2007647A1 (de) * 1970-02-19 1971-09-09 Maschinenfabrik Augsburg Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen von Ringnuten und/oder des Lauf flachenprofils am Dichtmantel eines Stahl kolbens von insbesondere Brennkraftma schinen
DE102006030699A1 (de) * 2006-06-30 2008-01-03 Daimlerchrysler Ag Gegossener Stahlkolben für Verbrennungsmotoren
WO2011053762A2 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Caterpillar Inc. Weight balanced internal combustion engine piston
CN203371363U (zh) * 2013-07-10 2014-01-01 江苏煤炭地质机械研制中心 活塞环槽磨床

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1964480A (en) * 1931-07-16 1934-06-26 Phillips Harold Frederick Apparatus for resizing piston ring grooves
JP2681967B2 (ja) * 1988-02-12 1997-11-26 トヨタ自動車株式会社 ピストン−ピストンリングアッセンブリ
CN201442206U (zh) * 2009-05-23 2010-04-28 中国北车集团大连机车研究所有限公司 利用普通车床改装的活塞头环槽磨削装置
DE102009027647A1 (de) 2009-07-13 2011-01-20 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor
DE102009059658A1 (de) * 2009-12-19 2011-06-22 MAHLE International GmbH, 70376 Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor sowie mittels dieses Verfahrens herstellbarer Kolben
CN103551949B (zh) * 2013-09-30 2015-12-02 田欣利 一种利用边缘碎裂和尖角效应挤压式加工陶瓷外圆的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE363777C (de) * 1922-11-13 Hellmuth Hirth Verfahren zur Herstellung von Kolbenringnuten, insbesondere in Aluminiumkolben
US1555853A (en) * 1921-03-25 1925-10-06 Burd High Compression Ring Com Method of grooving piston rings and the like
DE2007647A1 (de) * 1970-02-19 1971-09-09 Maschinenfabrik Augsburg Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen von Ringnuten und/oder des Lauf flachenprofils am Dichtmantel eines Stahl kolbens von insbesondere Brennkraftma schinen
DE102006030699A1 (de) * 2006-06-30 2008-01-03 Daimlerchrysler Ag Gegossener Stahlkolben für Verbrennungsmotoren
WO2011053762A2 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Caterpillar Inc. Weight balanced internal combustion engine piston
CN203371363U (zh) * 2013-07-10 2014-01-01 江苏煤炭地质机械研制中心 活塞环槽磨床

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3988778A1 (de) * 2020-10-20 2022-04-27 MAHLE International GmbH Kolben für eine brennkraftmaschine und herstellungsverfahren
US11680540B2 (en) 2020-10-20 2023-06-20 Mahle International Gmbh Piston for an internal combustion engine and production method

Also Published As

Publication number Publication date
CN107756166A (zh) 2018-03-06
DE102016215278A1 (de) 2018-02-22
KR20180019485A (ko) 2018-02-26
JP2018028317A (ja) 2018-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2237913B9 (de) Bohrwerkzeug mit ausspitzung
DE69728772T2 (de) Verbesserungen mit bezug auf schleifverfahren
DE69000968T2 (de) Verfahren zur herstellung eines schaufelrades oder eines rotors mit einem oder mehreren schaufeln fuer eine turbinenpumpe mittels funkenbearbeitung und dessen erzeugnisse.
DE2261446A1 (de) Mit zaehnen versehenes kraftuebertragendes bauteil und verfahren zu seiner herstellung
DE2709830A1 (de) Bohrer und verfahren zu seiner herstellung
DE3415332A1 (de) Verfahren zum herstellen eines raeumwerkzeugs
DE69710167T2 (de) Schneidzylinder für Dokumentenvernichter und Verfahren zur Herstellung desselben
AT399307B (de) Verfahren und vorrichtung zur spanenden zerlegung von baumstämmen in allseitig bearbeitete holzerzeugnisse
DE4119162C1 (de)
EP3284558A1 (de) Verfahren zur bearbeitung eines kolbens
WO2012010334A1 (de) Strukturierte gleitfläche einer lagerschale
DE102006055277A1 (de) Schneidplatte für ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Drehwerkzeug
DE102011102288B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Stirnrads mit einer Schrägverzahnung
DE3828131C2 (de)
DE102008002406A1 (de) Schneidwerkzeug und Verfahren zum spanhebenden Bearbeiten von metallischen Werkstücken
DE10208116A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Gleitlagers
DE3104809C1 (de) Schlüsselfräsmaschine
DE102006030492A1 (de) Kompressor-Kurbelwelle, insb. Kältemittelkompressor-Kurbelwelle und Verfahren zum Schleifen einer derartigen Kurbelwelle
DE2352539A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum endfraesen von drehwerkstuecken, insbesondere bei der herstellung von kurbelwellen
DE102016102826A1 (de) Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten unterschiedlicher Werkstoffe
DE102016110675B4 (de) Bearbeitungssystem, Verfahren für die Bearbeitung und Herstellung eines Werkstücks sowie die Verwendung eines Reibschweißquetchwerkzeugs als Bearbeitungswerkzeug
DE102016215277A1 (de) Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine
EP3494317B1 (de) Seitenring eines mehrteiligen wälzlagerkäfigs, verfahren zum fertigen des seitenrings sowie mehrteiliger wälzlagerkäfig
EP3156643B1 (de) Herstellungsverfahren für steuerplatten einer hydraulischen maschine
DE102018126152A1 (de) Verfahren zum verfestigen einer welle und verwendung eines rollierwerkzeugs hierfür

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20180806

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20210202